개념 한 쪽
송풍기 상사법칙은 동일 송풍기에서 회전수 변경에 따라 풍량, 정압, 소모 동력이 어떻게 변하는지 규정하는 기본 법칙이다. 회전수와 각 물리량 간의 지수 관계를 이용해 성능 변화 비율을 빠르게 판단할 수 있다.
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출제기준 단원 「송풍기 상사법칙」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 상사법칙 기본 비례 판별 | 1 | 회전수 변화에 따른 풍량·정압·동력의 지수 관계를 가리는 문제 |
| 상사법칙 변수 구분 | 1 | 상사법칙 변수와 시스템 구성 요소(덕트 등)를 구분하는 문제 |
| 송풍기 형식별 특성 적용 | 1 | 한계부하·자체정화 등 형식별 특성을 묻는 문제 |
송풍기 상사법칙은 회전수(N)의 변화가 송풍기의 풍량(Q), 정압(P), 필요 동력(W)에 미치는 영향을 수학적 비례 관계로 나타낸다. 풍량은 회전수에 정비례하고, 정압은 회전수의 제곱에 비례하며, 동력은 회전수의 세제곱에 비례한다. 이 관계를 통해 회전수 변동 시 성능 변화를 예측할 수 있다.
상사법칙은 동일한 송풍기 조건을 전제로 한다. 즉, 송풍기 형식과 계통 조건이 같을 때 회전수만 바뀌었을 경우에 적용한다. 덕트 길이나 시스템 저항과 같은 외부 배관 조건은 상사법칙의 변수에 포함되지 않으며, 시스템 저항은 별도로 고려해야 할 요소이다.
현장 적용에서는 회전수 변환법을 풍량 조절 수단으로 많이 사용한다. 회전수를 2배로 올리면 풍량은 2배, 정압은 4배, 동력은 8배가 되므로 동력 증가에 따른 전기적·기계적 한계를 반드시 점검해야 한다. 동력의 세제곱 비례 특성은 과부하 위험을 판단하는 핵심 지표가 된다.
송풍기 형식별 특성도 상사법칙 적용 시 고려해야 할 요소이다. 예를 들어 후향 날개형은 풍량 증가 시 동력 증가가 완만하여 한계부하 특성을 갖고, 방사형은 분진 이송에 유리한 자체정화 특성을 보인다. 상사법칙은 기본 성능 변화 비율을 제공하므로 형식별 특성과 함께 판단해야 한다.
회전수를 2배로 증가시키면 풍량은 2배, 정압은 2²=4배, 동력은 2³=8배가 된다. 따라서 같은 계통에서 회전수 조절로 풍량을 증가시키려면 소요 동력이 급격히 증가하는 점을 고려하여 모터 용량과 과부하 대책을 계획해야 한다.
시험형 문제에서는 상사법칙의 지수 관계을 묻거나 시스템 요소(덕트 길이 등)와 상사법칙 변수를 구분하는 문항이 출제된다. 예컨대 덕트 길이는 상사법칙의 변수에 포함되지 않는다는 설명을 정답으로 선택해야 한다.
송풍기 설계시 주의사항으로 적합지 아니한 것은?
정답 ④ · 문제는 송풍기 설계 시 어떤 주의사항이 적합하지 않은지를 묻고 있다. 플렉시블 바이패스는 송풍기 보호를 위해 과부하 발생 시 일부 유로로 배압을 분산하는 장치로, 주된 목적은 과부하 방지와 운전 안정성 확보이지 송풍압력의 변동을 감소시키는 것이 아니다.
플렉시블 바이패스는 압력 변동 완화가 아닌 과부하 방지용이므로 송풍기 설계 시 주의사항으로 적합하지 않다.
다음 중 송풍기 상사법칙과 관련이 없는 것은?
정답 ③ · 문항은 송풍기 상사법칙과 관계없는 항목을 찾는 문제이다. 상사법칙은 회전수 변화에 따른 송풍량(Q∝N), 압력(P∝N²), 축동력(W∝N³) 등의 비례 관계를 다루므로 송풍량·회전수·축동력은 법칙의 직접적 변수이다.
송풍기 상사법칙은 회전수, 송풍량, 압력, 축동력 간의 비례 관계를 다루며 덕트 길이는 포함되지 않는다.
송풍량이 증가해도 동력이 증가하지 않는 장점이 있어 한계부하 송풍기라고도 하는 원심력 송풍기는?
정답 ③ · 문제는 풍량이 증가해도 동력이 크게 증가하지 않는 한계부하 특성을 보이는 송풍기 형식을 묻고 있다. 후향 날개형 송풍기는 유입 흐름을 효율적으로 유도하여 정압 효율이 높고, 풍량 증가에 따른 동력 증가가 완만하여 한계부하 특성을 나타낸다.
후향 날개형 송풍기는 공기 흐름을 효율적으로 안내하여 정압 효율이 높고, 풍량 증가 시 동력 증가가 완만해 한계부하 특성을 가진다.
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